新型含磷环氧树脂固化剂的合成、表征及性能研究

论文摘要

随着电子电气工业的迅速发展以及复合材料应用领域的逐步拓展，对所使用的环氧树脂材料提出了更高的要求。普通的环氧树脂的常有两点不足：阻燃性能差，易燃烧；耐热性有待于进一步提高。针对环氧树脂的这些不足，本文从分子结构设计角度出发，合成具有特定骨架的环氧树脂固化剂，旨在解决或改善以上所提及的不足。（1）本文通过DOPO活泼的P（O）-H与亚胺（C=N）之间的加成反应，合成了两种新型的含磷芳香希夫碱P-Ph和P-DDS-Ph。采用红外光谱（FTIR）、氢核磁（1H-NMR）、磷核磁（31P-NMR）和元素分析等分析手段对聚合物结构进行了表征。并分别用这两种含磷的芳香希夫碱作为邻甲酚醛环氧树脂（CNE）的固化剂制得了含磷的环氧固化物。采用热分析法、极限氧指数法对相应环氧固化物的热性能和阻燃性能进行了研究。研究结果表明：固化产物P-Ph/CNE和P-DDS-Ph/CNE均具有高的玻璃化转变温度，Tg分别为180℃和224℃；良好的热稳定性，T10%分别为315℃和345℃，800℃的残炭率分别为：32.1%和36.2%；极限氧指数LOI分别为26和33，表明其具有优良的阻燃性能。（2）本文合成了含刚性联苯结构的新型含磷联苯酚醛树脂，以DOPO和多聚甲醛为原料，合成具有反应活性的DOPO衍生物ODOPM。然后用该含磷单体和联苯酚醛树脂反应，制备一种新型的含磷联苯酚醛树脂ODOPM-BPN。采用红外光谱（FTIR）、磷核磁（31P-NMR）和凝胶渗透色谱（GPC）等分析手段对聚合物结构进行了表征。并将其作为邻甲酚醛环氧树脂的固化剂，固化后研究了固化物的玻璃化转变温度、热稳定性和阻燃性能。研究结果表明：这种含磷的环氧固化物具有较高的玻璃化转变温度（Tg，194℃）；优良的热稳定性（T10%，394℃），在N2氛围下800℃残炭率为39.6%，意味着其具有良好的阻燃性能（极限氧指数LOI=28.3）。以上研究表明，所合成的新型含磷环氧树脂固化剂，其邻甲酚醛环氧树脂固化物有高的玻璃化转变温度，良好的热稳定性和阻燃性能，预示了它具有良好的应用前景，并且为开发具有优异综合性能的含磷阻燃环氧材料提供基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 环氧树脂概述
• 1.1.1 环氧树脂的结构及分类
• 1.1.2 环氧树脂的性能特点和应用领域
• 1.1.3 环氧树脂的发展趋势
• 1.2 阻燃环氧树脂的研究进展
• 1.2.1 环氧树脂阻燃的必要性
• 1.2.2 环氧树脂阻燃改性的方法
• 1.2.3 环氧树脂阻燃技术的发展趋势
• 1.3 耐热环氧树脂的研究进展
• 1.3.1 开发耐热环氧树脂的必要性
• 1.3.2 耐热环氧树脂的研究进展
• 1.4 论文设计的思想和研究内容
• 第2章 含磷希夫碱的合成、表征及其固化物热性能和阻燃性能分析
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试验原料
• 2.2.2 试验主要仪器
• 2.2.3 对羟基苯胺型含磷希夫碱（P-Ph）的合成
• 2.2.4 二氨基二苯砜型含磷希夫碱（P-DDS-Ph）的合成
• 2.2.5 表征与测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 P-Ph 的结构表征
• 2.3.2 P-DDS-Ph 的结构表征
• 2.3.3 合成工艺的确定
• 2.3.4 固化反应研究
• 2.3.5 固化物性能分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 含磷联苯酚醛树脂的合成、表征及其固化物热性能和阻燃性能分析
• 3.1 前言
• 3.2 试验部分
• 3.2.1 试验原料
• 3.2.2 试验主要仪器
• 3.2.3 联苯酚醛树脂的合成
• 3.2.4 ODOPM 的合成
• 3.2.5 ODOPM-BPN 的合成
• 3.2.6 表征与测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 产物的红外表征
• 3.3.2 产物的核磁表征
• 3.3.3 ODOPM-BPN/CNE 固化反应研究
• 3.3.4 固化物性能研究
• 3.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 致谢